Метод повышения точности информационно-измерительной системы мобильного колесного робота

Игнатова, Ольга Александровна

Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.16, диссертация на тему:Метод повышения точности информационно-измерительной системы мобильного колесного робота

кандидата технических наук: Игнатова, Ольга Александровна
город: Тула
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.11.16

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Метод повышения точности информационно-измерительной системы мобильного колесного робота»

Автореферат диссертации по теме "Метод повышения точности информационно-измерительной системы мобильного колесного робота"

На правах рукописи

ИГНАТОВА Ольга Александровна

003486267

МЕТОД ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОГО КОЛЕСНОГО РОБОТА

Специальность: 05.11.16 - Информационно-измерительные

и управляющие системы (промышленность)

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- з ДЕК 2009

Тула 2009

003486267

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущее предприятие:

доктор технических наук., профессор ЛАРКИН Евгений Васильевич

доктор технических наук, профессор РАСПОПОВ Владимир Яковлевич,

кандидат технических наук, доцент ПРИВАЛОВ Александр Николаевич

ОАО «Центральное конструкторское бюро аппаратостроения», г. Тула

Защита состоится « АО » ЦЬк'СС-СрУ 2009 г. в Ж

часов на заседании диссертационного совега Д 212.271.07 при ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, Тула, проспект им. Ленина, 92,1-117).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Тульский государственный университет» (300600, Тула, проспект им. Ле:нина, 92).

Автореферат разослан « » КОМ^^и 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Мобильные колесные роботы в настоящее время широко используются в различных областях человеческой деятельности, в частности в промышленности (робокары), в антитеррористических операциях (роботы-саперы) при ликвидации последствий техногенных аварий и катастроф (в средах, недоступных для человека или опасных для него), в военном деле (роботы-разведчики) и т.п. Типовой мобильный колесный робот представляет собой малогабаритное дистанционно- управляемое транспортное средство, состоящее из корпуса, энергетической установки, трансмиссии и движителей и несущее на себе телекамеру и манипулятор для выполнения заданных операций. В качестве движителей транспортного средства используются либо колеса с пневматическими шинами, либо гусеницы, с подрессоренными катками, что обеспечивает эффективное передвижение робота в различных средах, в том числе по пересеченной местности, сыпучим фунтам, снегу и т.п.

Из существующих уровней управления мобильным роботом: (стратегический, тактический, исполнительный) наиболее важным, с точки зрения практической реализации, является нижний исполнительный уровень, поскольку, именно он определяет качество выполнения спецопераций. В свою очередь, исполнительный уровень робота полностью определяется, как конструкцией его основных управляемых систем (манипуляционная, передвижения, технического зрения, связи), так и конструкцией информационно-измерительной и управляющей системы, организующей работу всего бортового оборудования.

Указанные обстоятельства привели к тому, что информационно-измерительная и управляющая система мобильного колесного робота является важнейшим звеном в иерархической схеме управления, от качества, проектирования которого зависит эффективность применения мобильного робота в целом. Проблемы целенаправленного проектирования подобных систем решены далеко не полностью, в частности не решена проблема обеспечения точности пространственного перемещения рабочего органа при размещении его на подрессоренном основании и отсутствии возможности прямого измерения его положения, что объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационно-измерительная и управляющая система мобильного колесного робота, осуществляющая сбор информации о состоянии бортового оборудования и обеспечивающая непосредственное управление им. Методы проектирования информационно-измерительных систем, с косвенной оценкой управляемых параметров, разработанные в диссертации, могут быть применены и для других информационно-измерительных систем, например используемых в химической, металлургической и т.п. отраслях промышленности.

Предметом исследования диссертационной работы являются технические характеристики информационно-измерительной и управляющей системы мобильного колесного робота, обеспечивающие требуемую точность позиционирования рабочего органа при косвенной оценке его координат по состоянию

приводов манипуляционной системы и системы передвижения.

Вопросами проектирования робототехнических комплексов вообще и их информационно-измерительных и управляющих систем, в частности, занимались С.В.Бурдаков, С.А.Воротников, П,Д.Крутько, В.С.Кулешов, НЛ.Лакота, И.М.Макаров, Ю.В.Подураев, Е.П.Попов, Е.И.Юревич, А.С.Ющенко.

Из всех существующих подходов к разработке информационно-измерительных и управляющих систем мобильных роботов наиболее продуктивным представляется подход, основанный на аналитических методах математического моделирования процессов в объекте измерения и управления, что позволяет целенаправленно планировать будущие свойства разрабатываемой информационно-измерительной и управляющей системы. Для этого в диссертации использованы: теоретическая механика, теория управления, теория измерительной техники.

Цель диссертационной работы состоит в разработке методов обеспечения точности функционирования бортового оборудования мобильного колесного робота, за счет рационального проектирования его информационно-измерительной и управляющей системы.

В соответствии с поставленной целью, в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка типовой структуры мобильного колесного робота, как объекта измерения и управления, а также конфигурации его информационно-измерительной и управляющей системы на основании обзора существующих типов мобильных колесных роботов.

2. Развитие метода косвенной оценки регулируемых величин для случая цифровой обработки сигналов в приложении к манипуляционным системам мобильйых колесных роботов.

3. Получение функциональных зависимостей пространственных координат рабочего органа (регулируемые величины) от длин ходов штоков линейных приводов, обеспечивающих пространственное положение (измеряемые величины) для манипуляционной системы исследуемого типа.

4. Получение зависимостей для оценки регулируемых величин по точностям датчиков измеряемых величин.

5. Исследование динамики мобильного колесного робота при функционировании манипуляционной и движущей систем.

6. Выработка рекомендаций по выбору датчиков сенсорной подсистемы, обеспечивающих требуемую точность пространственного позиционирования рабочего органа.

7. Выработка рекомендаций по быстродействию датчиков сенсорной подсистемы достаточному для управления манипуляционной системами с заданной динамикой.

8. Разработка структуры программной реализации управляющей подсистемы.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Получены зависимости для определения относительной погрешности оцениваемых параметров по относительным погрешностям датчиков измеряе-

мых величин.

2. Для манипулятора с кинематической схемой на основе трех линейных приводов получены функциональные зависимости, связывающие пространственное положение рабочего органа и величины ходов штоков двигателей, что необходимо для оценки пространственного положения по величинам ходов штоков.

3. Построена общая математическая модель, описывающая динамику объекта измерения и управления, а также с использованием принципов раздельного движения из общей модели получены описания частных случаев продольного и поперечного расположения штанги манипулятора.

4. На основании оценки коэффициентов влияния относительных погрешностей датчиков линейных перемещений ходов штоков линейных приводов предложен метод управления положением рабочего органа, а также структура управляющей подсистемы, реализующая предложенный метод управления.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы, ориентированы на использование при проектировании информационно-измерительных и управляющих систем, как вновь разрабатываемых, так и модернизируемых мобильных колесных роботов, что позволяет повысить их потребительские свойства и сократить сроки их разработки.

Достоверность полученных теоретических результатов подтверждается результатами численного моделирования информационно-измерительной системы, а также внедрением результатов на предприятии.

Положения, выносимые на защиту.

1. Зависимость для определения относительной погрешности оцениваемых параметров по относительным погрешностям датчиков измеряемых величин, представленных в цифровом коде с заданным количеством разрядов.

2. Зависимости для определения пространственных координат рабочего органа от величин ходов штоков линейных приводов.

3. Математическая модель, описывающая динамику объекта измерения и управления, полученная с использованием принципов раздельного движения.

4. Метод управления положением рабочего органа с использованием косвенных оценок пространственных координат по измерительной информации, поступающей от датчиков ходов штоков линейных приводов, а также структура управляющей подсистемы, реализующая предложенный метод управления.

Реализация и внедрение результатов. Предложенные в диссертации методы реализованы автором в ОАО "Центральное конструкторское бюро аппара-тостроения".

Ряд теоретических положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Информационные устройства и системы в робототехнике», «Электроника информационно-измерительных систем», «Измерительная системотехника».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский госу-

дарственный университет, 2008.

2. XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2009.

3. Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21. XXI Международная научная конференция. - Саратов: Саратовский государственный технический университет.

4. Научно-техническая конференция Интеллект-2009. - Тула: Тульский государственный университет, 2009.

5. Научно-технические • конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005 - 2009 гг.

По теме диссертации опубликовано 16 работ, включенных в список литературы, в том числе: 7 статей, представляющих собой материалы межрегиональных научно-технических конференций, 2 статьи в сборниках, рекомендуемых ВАК РФ для публикаций материалов кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, изложенных на 120 страницах машинописного текста и включающих 68 рисунков и 3 таблицы, заключения, списка использованной литературы из 148 наименований и приложения на 2 с.

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СОДЕРЖАНИЯ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана «остановка задачи создания информационно-измерительных и управляющих систем мобильных колесных роботов, обеспечивающих требуемую точность позиционирования рабочего органа.

В первом разделе на основании анализа существующих мобильных колесных роботов сформирована структура информационно-измерительной и управляющей системы, определены ее функции, и предложен подход к математическому моделированию процессов управления агрегатами робота.

Разработана функциональная схема робота, как объекта автоматизации и управления, приведенная на рис. 1. Двойными стрелками, на рисунке показаны механические связи (силомоментные воздействия) в комплексе, одинарными -информационные связи. Мобильный колесный робот включает шесть систем: передвижения, манипуляционную, информационно-измерительную и управляющую систему, технического зрения, связи с пунктом управления и энергетическую (на рис. 1 не показана). Как следует из функциональной схемы, информационно-измерительная и управляющая система (ИИиУС) мобильного робота, организующая работу других бортовых систем, включает две крупных подсистемы: сенсорную и управляющую.

Определены основные функции ИИиУС, а именно: получение сигналов о состоянии бортовых систем, формирование телеметрической информации на пульт управления роботом; получение команд с пульта управления роботом, их дешифрация и формирование команд для управления бортовыми системами, замыкание местных обратных связей; контроль бортовых систем при подготовке к работе и проведении регламентных работ, контроль состояния бортового энергетического ресурса; ведение протокола о состоянии бортовых систем для последующей организации оперативных видов технического обслуживания;

сжатие видеоданных при использовании узкополосных каналов передачи видеоинформации. Физически информационно-измерительная подсистема реализуется в виде сети распределенных по мобильному роботу датчиков, а управляющая подсистема представляет собой сеть микроконтроллеров и/или центральную бортовую ЭВМ. Межмодульные связи реализуются с помощью бортовой кабельной сети.

Оператор

1 1

ЭВМ ¡1 1 1

Привод

Система связи

Управляющая подсистема

| Манипуляционная система «=

Манипулятор

Сенсорная подсистема

ИИ и УС

Привод

=► 4

о. и

3 £

Движители

I Система передвижения

й &

<о 1« ю О <я

о. и

& О

Мобильный робот

Рис. 1. Функциональная схема мобильного колесного робота Отмечается, что факторами, определяющими точность пространственного положения рабочего органа, являются: жесткость конструкции исполнительных органов манипуляционной системы, измеряемые параметры пространственного положения элементов конструкции и точность датчиков сенсорной подсистемы, осуществляющих контроль выбранных параметров. Для увеличения жесткости предложена конструкция манипулятора, включающая штангу и коромысло, в котором вращательные движения штанги по двум угловым координатам и коромысла по одной координате осуществляются с помощью трех линейных двигателей.

Показано, что в любой манипуляционной системе робота прямое измерение пространственного положения рабочего органа невозможно, а возможна лишь его косвенная оценка на основании измерения некоторых промежуточных параметров, в частности, параметров положения звеньев манипулятора друг относительно друга. Поэтому, кроме перечисленных функций, в информационно-измерительной системе должен осуществляться пересчет значений сигна-

лов датчиков измеряемых параметров в координаты пространственного положения рабочего органа в соответствии с моделью

(Г= ФС5). (1)

описывающей кинематику пространственных механизмов, и позволяющей пересчитать вектор измеряемых параметров Е = ..., ..., в вектор оцениваемых параметров ..., .». См)- Выражения системы формируются по законам аналитической геометрии и кинематики машин и механизмов. Большая часть этих выражений выводится из теорем синусов и косинусов, описывающих треугольники, составленные из соответствующих звеньев манипулятора, поэтому в предложенной конструкции зависимости ( I) являются нелинейными.

Отмечено, что одной из важных при проектировании ИИиУС является задача определения требований по точности и быстродействию датчиков сенсорной подсистемы. При назначении требований по точности датчиков требуется пересчет их точностных характеристик в соответствии с зависимостями (1) в погрешности установления выходных пространственных координат рабочего органа,

Показано, что при назначении требований по быстродействию датчиков необходим учет динамической модели объекта измерения и управления. При описании динамики, предложено разбить объект измерения на звенья и описывать звенья следующей общей векторной системой уравнений сил и моментов-' Я,С, = 1@тп; Л„=£0Ш, -[$>„], где М- масса т-го звена; Ся -" и к вектор линейного ускорения центра масс т-го звена в земной системе координат; 0тп - п-й вектор сил, воздействующих на т-е звено; 0ппР - момент от л-го вектора сил, воздействующих на т-е звено; 0тк - к-и момент, воздействующий на т-е звено; 4т - вектор угловой скорости т-го звена относительно центра масс; [...] - векторное произведение; Лт - момент количества движения т-го звена; Лт - производная от момента количества движения т-то звена. Приведенная векторная система дифференциальных уравнений, являясь системой самого общего вида, формируется для всех взаимосвязанных механических элементов манипуляционной системы. Кроме того, она дополняется уравнениями взаимодействия сил и/или моментов в местах механического сочленения узлов.

Динамическая модель объекта должна быть линеаризована и представлена в операторной форме А^г^г + А{(г„)г + А0(га)г = В0, где ^ = - ./У-мерный вектор-столбец обобщенных координат объекта измерения и управления; Z0 =(£]0........, ) - обобщенные координаты точки разложения нелинейной системы; А2{г'„), А{(го), А0(го) - (/V хIV)-

мерные матрицы коэффициентов; 0 = (в„...,вт,.....9М)Т - М-мерный вектор-

столбец обобщенных воздействий на мобильный колесный робот; В - (М х Ы)-мерная матрица постоянных коэффициентов. Это позволяет оценивать максимальные скорости и ускорения измеряемых параметров и на основании указанной оценки производить расчет потребного быстродействия датчиков.

Отмечается, что (ИИиУС) исследуемого типа является цифровой. Цикл обработки данных включает последовательное выполнение таких операций, как оцифровка сигнала, ввод данных по интерфейсу в ЭВМ, запись данных в массив для последующей обработки, собственно обработка накопленных массивов поступивших данных, вывод результатов из ЭВМ. Ошибка оцифровки сигналов может быть минимизирована путем увеличения количества разрядов аналого-цифрового преобразователя. Однако, при цифровой обработке сигналов в соответствии с функцией (1) при > I возникает дополнительная ошибка, равная

дФ, к

Ьв Ъпк

, где }..[ - знак округления; Л - интервал квантования п-

го обрабатываемого сигнала ; - цифровой код п-го обрабатываемого сигнала , соответствующий к-му интервалу квантования. Кроме указанных видов ошибок при цифровой обработке возникает также динамическая ошибка, связанная с задержкой обработки сигналов на время г, связанное с физической реализацией операций оцифровки, передачи и цифровой обработки данных.

Во втором разделе получены зависимости, определяющие относительную погрешность реализации выходной характеристики (1) по известным относительным погрешностям реализации ее аргументов, и проведена оценка функций влияния относительной погрешности датчиков перемещения штоков, на точность пространственного позиционирования рабочего органа.

Зависимости, определяющие относительную погрешность выходной величины, получены путем разложения функции (1) в ряд Тейлора. Разложение (1) в ряд Тейлора в окрестностях некоторой точки разложения, лежащей в интервале гаш <£„<£„ тах, при условии, что оцениваемый параметр лежит в интервале Сты ^ С- ^пах. дает следующую зависимость:

е(=2Х(3<>к.> (2)

где о-„(£0)= —. безразмерный коэффициент, определяющий

Стаж £*гтп

степень влияния и-го параметра на относительную погрешность выходной величины; е„ - относительная погрешность измерения входных величин п-м

1_Э<Р(5)

датчиком, 1 < п < М; (50) = -

; Ц> = ($0,..., £,0> -, &о) - точка раз-

ложения.

Точка разложения ищется из условий максимума функции (2), для чего функция е( дифференцируется по параметрам £и0, в результате чего формируется система уравнений

удЩг^ -<?„,„,,,К =0> ! <т<^ (3)

Я - С,,™)

содержащая N неизвестных. Экстремум ищется исходя из условий, что функция достигает максимума либо внутри, либо на границе области допустимых решений, определяемых неравенствами £>min < £„<> á 4„ ma):. Решение системы дает текущие значения а - (£,"....., ..., измеряемых параметров, при которых

относительная погрешность оценки выходной величины s'( достигает максимума, что соответствует наихудшим условиям оценк и.

Разработана методика определения точности оценки выходной величины нелинейного блока, в которой исходными данными для расчетов являются: нелинейная функция (1), диапазоны изменения входных величин, относительные погрешности измерения входных величин, разрядность аналого-цифровых преобразователей.. Методика включает выполнение следующих операций:

1. Определение области значений (1).

2. Составление системы нелинейных уравнений (3).

3. Определение оптимальных значений и расчет <т„{з'0)-

4. Определение погрешностей аналого-цифровых преобразователей .

5. Расчет погрешности выходной величины

»»i

6. Сравнение полученной погрешности с требованиями технического задания и при необходимости внесение изменений в структуру ИИиУС и параметры датчиков сенсорной подсистемы.

На осноЕ!ании кинематических соотношений получена нелинейная функция вида (1), связывающая величины ходов штоков линейных двигателей ¿i и ¿2 (рис. 2 а) с углами поворота у/а (угол курса) и 9с, (угол места) штанги d относительно платформы ABD мобильного колесного робота, а также коромысла, е приводимого во вращение относительно концевой точки штанги G линейным приводом Ly Точка К является точкой закрепления рабочего органа, координаты которой должны быть определены в результате измерения величин L\, L2 и ¿3. Для вывода кинематических соотношений использовались законы и соотношения аналитической геометрии, теоремы синусов и косинусов.

с[аг{Ц + L\ - 2а2)-2(¿, + L2 + 2a\[°+ 2a-L2\L + 2a-LlX¿, + ¿2 - 2a)]

cos.9c = — d,

2(c2 + df + a2)- {ü[ + L22) 4c

T2 4- ll

- a1

(l, + ¿2 + 2a\L\ +2a-L1 + 2a-L{ Xl, +L7-2a)

16a2

Угол места 9\ точки К в системе координат х 'Т>г " определяется по зави-

. „ ¿2зт&0+е7в'т(&в-$2)

симости = —----—-Ц-, где

¿2 СОБ |9д + б2 СОз(.90 - <92 )

£2=5G-arctg-f-if = arctg

cijSin^Q -¿3sin

■9g +arccos

2 d2L3

d2 cos i90 - ij cosl 3G + arccos —11

2^X3 у

Приводятся формулы для пересчета полученных углов в направляющие косинусы связанной системы координат.

Для полученных зависимостей путем дифференцирования по величинам Ii, L2 и 13 найдены аналитические выражения, связывающие погрешности указанных параметров линейных двигателей с погрешностью оценки пространственных координат рабочего органа. Для поиска экстремумов указанных зависимостей рекомендован численный метод.

В третьем разделе произведена оценка потребного быстродействия датчиков сенсорной подсистемы по динамике объекта измерения и управления.

Отмечается, что если объект измерения и управления описывается передаточной функцией по возмущению Wq(s), а датчик описывается передаточной функцией W/](s), то верхние пространственные частоты полезного сигнала на частоте среза датчика ад ослабляются в |Ио(/®д)1 Раз- Поскольку частоты среза измеряемого сигнала и датчика определяются постоянными времени передаточных функций fVo(s) и Ид(я), соотношение постоянных времени определяют динамическую ошибку датчика. Так, если датчик описывается звеном второго порядка, постоянная времени датчика и манипулятора/основания разнесены на декаду, то достигается уменьшение динамической ошибки на величину до 40 Дб. Таким образом, в исследуемом объекте измерения и управления наибольшая постоянная времени датчиков должна быть, как минимум, на порядок меньше наименьшей учтенной постоянной времени системы основание/манипулятор, т.е. ТДтт < 10- Тио mi„, где 7дтах - максимальная постоянная времени датчика; Тм0 min - минимальная учтенная постоянная времени системы основание/манипулятор.

Для оценки динамики управляемых элементов мобильного колесного робота сформированы дифференциальные уравнения звеньев, связывающие силы, действующие на элементы манипулятора с их линейным и угловым пространственным положением. При этом мобильный колесный робот представлен в виде механической системы, состоящей из следующих элементов:

платформы, через подрессоренные катки опирающейся на грунт с разно-

высотными точками опоры и перемещающейся по местности под действием силы, приложенной к движителям;

штанги, установленной на платформе в двухстепенной шарнир и рассматриваемой как стержень, вращающийся по углам места и курса под действием сил, приложенных со стороны пары линейных двигателей;

коромысла, установленного на штангу и рассматриваемого как стержень, поворачивающийся относительно концевого шарнира штанги под действием сил со стороны третьего линейного двигателя и рабочего органа;

линейных двигателей, рассматриваемых как стержни с переменными моментами инерции, зависящими от ходов штоков линейных двигателей.

Для перечисленных элементов составлены уравнения сил, описывающие движение их центров масс, а также уравнения моментов, описывающие вращение стержней относительно центров масс. В уравнения введены диссипативные силы в виде моментов сухого и вязкого трения. Отмечается, что стыковка отдельных моделей в единую систему производится через уравнения кинематики, полученные в первом разделе, а также через третий закон Ньютона. Показано, что сформированная система дифференциальных уравнений является сложной для анализа, что затрудняет- выработку требований к динамическим характеристикам датчиков сенсорной подсистемы, определяющим местоположение рабочего органа мобильного колесного робота.

Для оценки динамики предложено применить принцип раздельных движений, согласно которому продольное перемещение платформы по поверхности, продольные угловые, поперечное вертикальное и поперечные угловые колебания рабочего органа рассматриваются раздельно. Для упрощения анализа сделано предположение, что в состоянии покоя в точке моделирования оси связанной с платформой робота системы координат совпадают с осями земной системы. Уравнения линеаризованы, представлены в о ператорной форме и разрешены относительно измеряемых параметров, ¿ь Ь->, ¿з и х (скорость продольного движения).

С применением принципа раздельных движений получена обобщенная структурная схема колебаний механической системы, приведенная на рис. 3. В структурной схеме на вход подаются возмущающие воздействия: И^), -высота рельефа местности; ^1,(2,з>(«) - усилия на концах линейного привода; /<£,(5) - составляющие силы, действующей на рабочий орган. Передаточ-1 ные функции Ж .(•*) и ехр(лт .) описывают динамику объекта. Запаздывание Т\ + т„, в распространении возмущения от рельефа местности определяется продольной скоростью движения робота х и расстоянием /, между осями его опорных колес г, = —. Получены зависимости для определения параметров и пока-х

зано, что параметры передаточных функций зависят от пространственного положения штанги с коромыслом, несущим рабочий орган, относительно платформы.

Структура, приведенная на рис. 3, дополнена математическим уравнением линейных приводов, включающих винтовую пару и двигатель постоянного

тока (г„„5 + О^кг з, +^пс^/п(2,з) . гДе - отклонение соответствующей вели-

чины от установившегося значения; Тл„ =

1 + ^йс^кг.з)

- постоянная времени;

к <т2

^ллс = —I дс —1 " коэффициент передачи по возмущающему воздействию; М1 + М|(2,3)/

к ст

2 —^ ■ коэффициент передачи по управляющему воздействию;

01(2,3) - шаг резьбы винтовой пары; ?;|(2 3) - коэффициент вязкого трения; Тм - меТ 1

ханическая постоянная времени электродвигателя; кт =— и кд ---коэффи-

с«

циенты передачи двигателя по моменту нагрузки управляющему напряжению; ^ - момент инерции якоря; £/ - управляющее напряжение на якорной обмотке; се - электрическая постоянная двигателя.

ехр(л-Г|)

Ы) Ы)

ехр^ъ)

ехр[/Нг„-ги.1)]

Рис. 3. Структурная схема поперечных колебаний механической системы При продольном движении робот перемещается по координате * и по углу курса ц/. Измеряемым параметром является модуль вектора скорости, кото-

рый определяется по зависимости «(я) =

к,Э

, где Т - посто-

Тя +1 7^ + 1 75 + 1 янная времени, определяемая динамикой используемого двигателя, конструкцией трансмиссии, диаметром приводного колеса и массой робота; ка, к9 -коэффициенты передачи по приведенной движущей силе углу места платформы (при движении под уклон) 5; и углу поворота направляющего колеса <р.

Четвертый раздел содержит изложение методик проектирования информационно-измерительной и управляющей системы мобильного робота.

Отмечается, что проектирование информационно-измерительных систем мобильных колесных роботов является сложным процессом, в котором нужно учитывать параметры существующей материальной части робота, в частности особенности его кинематической схемы, динамические характеристики двигателей, реализацией управляющей подсистемы и т.п. Все расчеты в данной главе приведены для безразмерных значений а~ с - 1 (рис. 2). Измеряемые параметры при расчетах получены в долях от единицы и могут рассматриваться как безразмерные величины.

Разработана методика управления положением рабочего органа манипу-ляционной системы, предусматривающая обратный пересчет требуемых координат рабочего органа в измеряемые и контролируемые параметры (длины ходов штоков линейных двигателей).

Результаты: расчета длин ходов штоков 1Ь Ь2, для различных углов у/0 и &а приведены на рис. 4. __-_

" 4 " Зс = я/2 ^ -,-,-,—------ т—---т- .......- ( и - | В у/а -я —щ -л/2 - . у/с =я/6, у/а =я/3.....

■90 = 2^/5^^ /У/ 14 = у/ 1.2- ^9а = 0

0 1 2 3 4 5 № 0 1 2 До

ч 6 М Э(] я/2 1.6 1г у/о = 0 г ........... 1 _--"''у^у/а ~ "¡2, у/а =я ........ра = 5я/6, у/а = 2я/3 1 1 1 11 1.

^Ч^ "2л/5 1 4 ?о= 371/10 1-2" --- | | | | ■

Рис. 4. Семейства кривых (а), Ь2(у/а) (б), 1|(<9Й) (в), Ь2(9а) (г)

Углы у/с и За берутся в интервалах 0 < щ £ 2ж, 0 < 5 я и отсчитыва-ются в положительном направлении (против часовой стрелки). Прямая, лежащая горизонтально и проходящая через точку = 1,5 соответствует вырожденному случаю, когда штанга 1 расположена строго вертикально (&а = л/2). При разработке информационно-измерительной и управляющей системы мобильного робота она должна функционировать таким образом, чтобы штанга не попа-

дала в указанное положение. Графики, приведенные на рис. 4 б являются зеркальным отражением графиков, приведенных на рис. 4 а, что соответствует свойству симметрии манипуляционной системы.

Семейства кривых, приведенные на рис. 4 в и г, сходятся в точке 9а = л/2, которая соответствует вертикальному положению штанги 1 (вырожденный случай). Отметим, что в приведенных семействах имеются случаи совпадения кривых: в зависимости ¿1(^0) - это кривые для случаев ц/а = 0, у/а -х/2 и щ =л/6, ц/а =я/3; в зависимости Ьг{9а) - это кривые для случаев л/2, щ —л и 5 я/6, У'о = 2я/3.

Графики, определяющие коэффициент влияния точности датчиков величин ¿| и ¿2 на точность установки углов щ и 9с, и для различных значений указанных углов приведены на рис. 5.

= л/3

Д у/с= 2л/3, 5 л/6

= я/2^0 = 7С

а ^ 3

^с = лг ^о = 5я/6

№ = я/6, (г^ = я/3 \

С/.2 3,

(,/с = 0, щ = л/2 ■ / .' _. № 2л/3"\

0-11 (¿и) 9а~2л!3 /, К ■ ■

2 1 9а = 5л/6 у!

Л—-

-1 X \

-2 За = я/6

-3 За = л/31

0_ 3 2 /К/ 1(-1) 2 (-2) 11—1----1------г--- ,$Ь = 2я/3 IV 9а = 5л/6 &а==7! Г

-2 \1 /Д $0=л/6 41 За = я/3

-3 \1 1 11 / 9а~0 II . . 1 1 ... 1

Рис. 5. Пересчет точности £ь ¿2 в точность 9а (а, б) и в точность щ (в, г) Как следует из графиков, приведенных на рис. 5 а, б, наибольшее влияние точность измерения ходов штоков и Ь2 оказывает на краях диапазонов угла 9в■ Это связано с опусканием треугольника, составленного из штанги 1 и линейных двигателей 2, 3, до уровня плоскости платформы. Графики, приведенные на рис. 4 в, г, построены для углов 0 < у/а < л. При этом графики в диапазонах 0 < у/с, < л совпадают с графиками для углов 0 < щ < - ж. Здесь также имеется «мертвая зона», когда соответствующий линейный двигатель и штанга образуют плоскость, перпендикулярную плоскости платформы.

Для преодоления «мертвых зон» в диссертации рекомендована установка дополнительного датчика угла поворота у/а.

На рис. 6 а представлена зависимость ¿2 от угла места коромысла, 0 < &о < тг. При этом интервал изменения углов З2 равен ж, а величина хода штока ли-

Рис. 6. Зависимость Ь\(&х) (а) и пересчет точности в точность (б) График влияния точности датчика ¿3 на точность установки угла приведен на рис. 6 б. Здесь также имеется вырожденный случай при 9% = п, где коэффициент влияния стремится к бесконечности. Случай связан с выстраиванием линейного двигателя ¿3, штанги и коромысла в одну прямую, что преодолевается введением ограничения на ход штока линейного двигателя.

По результатам численного моделирования разработана обобщенная методика учета вырожденных случаев при выборе датчиков, предусматривающая определение интервалов, на которых обеспечивается требуемая точность оценки выходной величины, обеспечиваемая соответствующим датчиком измеряемой величины. Вне найденных интервалов в методике рекомендовано в информационно-измерительную и управляющую систему вводить дополнительные ресурсы для обеспечения требуемой точности.

В качестве датчиков линейных перемещений принято решение об использовании сенсоров тросикового типа. Произведена оценка потребного быстродействия датчиков для измерения линейных перемещений. Переходные процессы в системе оценивались по реакции на единичное ступенчатое воздействие. Постоянная времени системы, определяемая динамическими свойствами платформы как подрессоренной массы, принималась равной единице, при этом постоянная времени привода т, определяемая, в основном массой подвижных частей манипулятора, бралась как доля от постоянной времени подрессоренной платформы. Расчеты проводились для различных значений декремента затухания. Кроме того, рассчитывались ошибка в установлении угла места, вызванная возникновением опрокидывающего момента при трогании робота.

Разработана методика оценки быстродействия датчиков перемещения, предусматривающая определение скорости нарастания выходного параметра функциональной) преобразователя, определение обратным пересчетом скорости нарастания: измеряемой величины и выбор быстродействия датчика измеряемой величины в диапазоне 10 4 20 скоростей нарастания измеряемой величины.

Сконфигурирована управляющая система мобильного робота на базе цифрового ПИД-регулятора, работающего по следующему алгоритму. Программно в ЭВМ формируется три контура управления длинами Ь\, Ь2, Ьг ходов штоков линейных приводов. Опорные значения ¿,, Ьг, Ьу длин ходов штоков, также формируются на выходах программного блока управляющей подсистемы, на вход которого через систему связи с центрального пульта передаются значения связанных координат хк, ук, 1К. Опорные значения длин ходов штоков подаются на входы программных блоков сравнения, куда также поступают после оцифровки сигналы Ь\, Ьг с соответствующих датчиков сенсорной подсистемы. На выходах схем сравнения формируются сигналы ошибок ей, Ф.2. £¿3, которые подаются на входы собственно ПИД-регуляторов. В общем случае, в каждом из трех программно реализуемых ПИД-регуляторов формируется закон управления = к„Ч2Пеиа2Х1) + ¿.,аз) + км2Л , где ки -

коэффициент передачи интегратора, включенного в передаточную функцию; к„ - коэффициент передачи пропорционального звена; кд - коэффициент передачи дифференцирующего устройства.

Рассчитанные таким образом сигналы управления через цифро-аналоговые преобразователи и усилители мощности поступают на входы линейных приводов ¿и Ь2, ¿з. Сформированные длины ходов штоков в манипуляционной системе физически, за счет кинематических узлов манипулятора, преобразуются в пространственные координаты хк, ук, 2к рабочего органа робота.

Отдельно в системе реализуется цифровой ПИД-регулятор управления продольным движением робота, поддерживающий заданную скорость продольного движения х.

В программных блоках пропорциональный закон реализуется умножением сигнала ошибки на коэффициент ип(п}=кае(п), интегрирование - путем сум-

мирования сигнала ошибки »„(")= а дифференцирование - по зависи-.

2>(0- 14) /ч

мости и„(п)= — —, где и (и), г (г) - текущие цифровые значения

сигналов в дискретный момент времени п и соответственно. Применение последней зависимости, а не по простой разностной схеме, объясняется наличием помех в структуре соответствующих сигналов.

Как показывает анализ, наиболее ресурсоемким блоком управляющей подсистемы является блок пересчета связанных координат хК,уК, гк в значения длин ходов штоков Ь2, £3. В связи с высокой вычислительной сложностью данного алгоритма, целесообразно пересчет проводить заранее, а зависимость заложить в постоянное запоминающее устройство бортовой ЭВМ. В этом случае временной ресурс заменяется на ресурс постоянного запоминающего устройства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны теоретические положения, совокупность которых можно квалифицировать как решение научной задачи, имеющей важное народно-хозяйственное значение.

1. На основании обзора существующих роботов, относящихся к классу мобильных колесных роботов, сделан вывод об общности их структуры и выполняемых функциях, что, в свою очередь, позволило разработать обобщенную структурную схему комплекса как объекта измерения и управления и сформулировать общую задачу проектирования информационно-измерительных и управляющих систем для этого класса объектов.

2. Проведен анализ манипуляционной системы, робота и показано, что пространственное положение рабочего органа манипулягора не может быть измерено непосредственно, а только косвенно оценено по показаниям датчиков, измеряющих другие величины, что предъявляет повышенные требования к жесткости конструкции, которые могут быть обеспечены с помощью предложенной кинематической схемы манипулятора.

3. Исследован принцип цифровой обработки данных, используемый в информационно-измерительных и управляющих системах рассматриваемого класса, показано, что цифровая обработка вносит дополнительные погрешности, как статические, так и динамические в суммарную погрешность позиционирования рабочего органа мобильного робота.

4. Для случая нелинейной функциональной зависимости между оцениваемой и измеряемыми величинами, получены общие зависимости для расчета точности оцениваемой величины от точности датчиков измеряемых величин, с учетом операции преобразования сигнала датчика в цифровой код.

5. Получены зависимости для пересчета ходов штоков линейных приводов в пространственные координаты, определяющие положение рабочего органа, для полученных функциональных зависимостей определены коэффициенты влияния относительных погрешностей датчиков, измеряющих длины ходов штоков, на точность позиционирования рабочего органа, а также погрешностей изготовления конструктивных параметров манипулятора на точность установки углов курса и места штанги.

6. Получена общая математическая модель поперечных колебаний мобильного колесного робота, показано, что система уравнений является достаточно сложной для анализа и сделан вывод о необходимости использования принципа раздельных движений для анализа динамики: датчиков сенсорной системы.

7. В плане реализации принципа раздельных движений, проведен анализ вертикальных, линейных, продольных и поперечных угловых колебаний, и показано, что динамика колебаний определяется массой платформы и массой установленных на нее подвижных частей, причем на колебания движущегося в продольном направлении робота оказывает также влияние дорога, как случайный фактор.

8. Разработана общая математическая модель для линейных приводов, учитывающая параметры нагрузки, показано, что быстродействие каналов измерения состояния линейных приводов зависит от параметров нагрузки.

9. Разработана математическая модель продольного движения робота, как одного из каналов, обеспечивающих пространственное позиционирование рабочего органа.

10. Разработана общая методика управления положением рабочего органа, предусматривающая управление собственно длинами ходов штоков линейных двигателей с предварительным пересчетом в указанные величины заданных координат рабочего органа, а также структурная схема программной реализации методики.

11. В рамках реализации общей методики управления положением рабочего органа построены кривые, определяющие зависимости значений длин ходов штоков от сферических координат, а также кривые, определяющие функции влияния на точность позиционирования рабочего органа точности измерения ходов штоков линейных двигателей; сделан вывод о необходимости введения дополнительных каналов измерения для обеспечения требуемой точности позиционирования.

12. Даны рекомендации по выбору датчиков сенсорной подсистемы для управления манипуляционной системой мобильного робота.

13. На основании анализа построенных переходных процессов при перемещении рабочего органа в заданную точку пространства и при трогании мобильного робота с места, разработана методика определения потребного быстродействия датчиков сенсорной подсистемы.

14. Результаты внедрены в ОАО «Центральное конструкторское бюро ап-паратостроения» и в учебный процесс ГОУ ВПО «Тульский государственный университет».

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Звонарев Д.А., Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Выполнение информационным роботом механической работы // Вестник ТулГУ. Сер. Радиоэлектроника. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 164 - 169.

2. Игнатова O.A. Математическая модель движения мобильного колесного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 62 - 66.

3. Игнатова O.A. Рудианов H.A. Моделирование продольного движения колесного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.-С. 66-71.

4. Звонарев Д.В., Игнатова O.A. Продольное движение колесных роботов по плоской поверхности // Приборы и управление. Вып. 6. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 27 - 30.

5. Игнатова O.A. Управление шаговым двигателем в мобильных колесных роботах // Приборы и управление. Вып. 6. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 38 - 46.

6. Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Алгоритмическая компенсация угла поворота по крену в системах технического зрения роботов // Приборы и управ-

ление. Вып. 6. - Тула: ТулГУ, 2008. - С. 46 - 49.

7. Игнатова O.A. Плоское движение трехколесного робота с учетом привода // Известия ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника. Вып. 14. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. - С. 99 -103.

8. Звонарев Д.А, Игнатова O.A., Кузнецова Т.Р. Трехопорный демпфер системы технического зрения // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 74 - 77.

9. Игнатова O.A. Управление скоростью движения мобильных колесных роботов // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. С. 87 - 89.

10. Рудианов H.A., Игнатова O.A. Динамика управления углом курса мобильных колесных роботов // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. -Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2008. - С. 110 -112.

11. Игнатова O.A. Моделирование продольного движения мобильного робота // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21. Сб. трудов XXI Международной научной конференции: в 10 т. Т. 5. - Саратов: Сар. гос. тех. ун-т., 2008. - С. 48 - 50.

12. Звонарев Д.А., Игнатова O.A.,. Кузнецова Т.Р. Наблюдение рабочего органа манипулятора в системе технического зрения // XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2009. - С. - 44 - 46.

13. Игнатова O.A., Ларкин Е.В. К вопросу о точности определения положения рабочего органа робота // XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула: НТО РЭС им. A.C. Попова, 2009. - С. 46 - 47.

14. Игнатова O.A. Мобильный колесный робот как объект измерения и управления // Приборы и управление. Вып. 7. - Тула: ТулГУ, 2009,- С. 63 - 70.

15. Игнатова O.A. Точность аналого-цифрового преобразования сигналов // Интеллект-2009. Материалы научно-технической конференции. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 97 - 99.

16. Игнатова O.A. Оценка погрешности выходной величины нелинейного функционального преобразователя // Известия ТулГУ. Сер. Технические науки. Вып.2, ч.2, 2009. - С. 160 - 165.

Формат 60 х 84 1/16. Печать офсетная.

Бумага офсетная. Объем: 1,25 пл.

Тираж 100 экз. Заказ № ОЫ.

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет». 300600, Тула, просп. им. Ленина, 92.

Издательство ТулГУ. 300600, Тула, ул. Болдина, 151.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Игнатова, Ольга Александровна

ВВЕДЕНИЕ

1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННО

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ МОБИЛЬНЫХ КОЛЕСНЫХ РОБОТОВ

1.1. Характерные особенности исследуемых современных мобильных роботов

1.2. Мобильный колесный робот как объект измерения и управления

1.2.1. Система передвижения

1.2.2. Манипуляционная система

1.2.3. Система технического зрения

1.2.4. Система связи

1.2.5. Информационно-измерительная и управляющая система

1.3. Методы исследования мобильных роботов как объектов измерения и управления

1.3.1. Статическое моделирование мобильного робота

1.3.2. Динамическое моделирование мобильного робота

1.4. Особенности цифровой реализации информационно-измерительных и управляющих систем мобильных роботов

1.4.1. Точность цифровой обработки сигналов

1.4.2. Временная задержка при цифровой обработке сигналов

1.5. Выводы

2. КИНЕМАТИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ В МАНИПУЛЯТОРЕ И ТРЕБОВАНИЯ ПО ТОЧНОСТИ К ДАТЧИКАМ СЕНСОРНОЙ ПОДСИСТЕМЫ 42 2.1. Требования к точности датчиков, измеряющих положение рабочего органа манипулятора в пространстве 43 2.1.1. Задача о максимуме погрешности оцениваемой величины

2.1.2. Влияние погрешностей параметров функции на точность оценки выходной величины

2.1.3. Суммарная ошибка оценки выходной величины

2.1.4. Методика определения точности оценки выходной величины нелинейного блока

2.2. Манипулятор с тремя линейными двигателями как стержневая конструкция

2.2.1. Кинематическая модель узла приведения в движение штанги манипулятора

2.2.2. Коррекция кинематической модели с учетом реального расположения плоскостей мобильного колесного робота

2.2.3. Кинематическая модель узла приведения в движение коромысла

2.3. Точность оценки местоположения манипулятора

2.4. Выводы

3. ДИНАМИКА ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 70 МОБИЛЬНОГО КОЛЕСНОГО РОБОТА

3.1. Динамика платформы мобильного колесного робота

3.2. Описание движения звеньев двухзвенного манипулятора

3.2.1. Динамическая модель штанги

3.2.2. Динамическая модель линейного привода 2(3)

3.2.3. Динамическая модель коромысла

3.2.4. Динамическая модель линейного привода

3.2.5. Дополнительные факторы, влияющие на динамику

3.3. Упрощенная модель динамики манипулятора

3.3.1. Линейные вертикальные колебания платформы

3.3.2. Оценка быстродействия канала измерения состояния линейных приводов 2 и

3.3.3. Оценка быстродействия канала измерения состояния линейного привода

3.4. Информационно-измерительная система линейных приводов

3.5. Быстродействие датчиков продольного движения мобильного колесного робота

3.6. Выводы

4. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ

И УПРАВЛЯЮЩЕЙ СИСТЕМЫ МОБИЛЬНОГО КОЛЕСНОГО

РОБОТА

4.1. Управление положением рабочего органа манипуляционной системы

4.2. Точность установки углов манипуляционной системы

4.3. Датчики, применяемые в сенсорной подсистеме информационно-измерительной системы

4.3.1. Тросиковые датчики

4.3.2. Датчики угла поворота

4.3.3. Концевые выключатели

4.4. Динамический режим работы датчиков

4.5. Управляющая подсистема информационно-измерительной системы

4.6. Выводы

Введение 2009 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Игнатова, Ольга Александровна

Актуальность темы. Мобильные колесные роботы в настоящее время широко используются в различных областях человеческой деятельности, в частности в промышленности (робокары), в антитеррористических операциях (роботы-саперы) при ликвидации последствий техногенных аварий и катастроф (в средах, недоступных для человека или опасных для него), в военном деле (роботы-разведчики) и т.п. Типовой мобильный колесный робот представляет собой малогабаритное дистанционно управляемое транспортное средство, состоящее из корпуса, энергетической установки, трансмиссии и движителей, и несущее на себе телекамеру и манипулятор для выполнения заданных операций. В качестве движителей транспортного средства используются либо колеса с пневматическими шинами, либо гусеницы, с подрессоренными катками, что обеспечивает эффективное передвижение робота в различных средах, в том числе по пересеченной местности, сыпучим грунтам, снегу и т.п.

Из существующих уровней управления мобильным роботом: (стратегический, тактический, исполнительный) наиболее важным с точки зрения практической реализации является нижний, исполнительный, уровень, поскольку именно он определяет качество выполнения спецопераций. В свою очередь, исполнительный уровень робота полностью определяется, как конструкцией его основных управляемых систем (манипуляционная, передвижения, технического зрения, связи), так и конструкцией информационно-измерительной и управляющей системы, организующей работу всего бортового оборудования.

Указанное обстоятельства привели к тому, что информационно-измерительная и управляющая система мобильного колесного робота является важнейшим звеном в иерархической схеме управления, от качества, проектирования которого зависит эффективность применения мобильного робота в целом. Проблемы целенаправленного проектирования подобных систем решены далеко не полностью, в частности не решена проблема обеспечения точности пространственного перемещения рабочего органа при размещении его на подрессоренном основании и отсутствии возможности прямого измерения его положения, что объясняет необходимость и актуальность исследований, проведенных в диссертации.

Объектом исследования диссертационной работы являются информационно-измерительная и управляющая система мобильного колесного робота, осуществляющая сбор информации о состоянии бортового оборудования, и обеспечивающая непосредственное управление им. Методы проектирования информационно-измерительных систем с косвенной оценкой управляемых параметров, разработанные в диссертации, могут быть применены и для других информационно-измерительных систем, например, используемых в химической, металлургической и т.п. отраслях промышленности.

Вопросами проектирования робототехнических комплексов вообще и их информационно-измерительных и управляющий систем, в частности, занимались С.В.Бурдаков, С.А.Воротников, П.Д.Крутько, В.С.Кулешов, Н.А.Лакота. И.М.Макаров, Ю.В.Подураев, Е.П.Попов, Е.И.Юревич, А.С.Ющенко.

В соответствии с поставленной целью в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка типовой структуры мобильного колесного робота как объекта измерения и управления, а также конфигурации его информационно-измерительной и управляющей системы на основании обзора существующих типов мобильных колесных роботов.

2. Развитие метода косвенной оценки регулируемых величин для случая цифровой обработки сигналов в приложении к манипуляционным системам мобильных колесных роботов.

4. Получение зависимостей для оценки регулируемых величин по точностям датчиков измеряемых величин.

8. Разработка структуры программной реализации управляющей подсистемы.

Научная новизна диссертации заключается в следующем.

1. Получены зависимости для определения относительной погрешности оцениваемых параметров по относительным погрешностям датчиков измеряемых величин.

Практическая ценность работы заключается в том, что разработанные в диссертации методы ориентированы на использование при проектировании информационно-измерительных и управляющих систем, как вновь разрабатываемых, так и модернизируемых мобильных колесных роботов, что позволяет повысить их потребительские свойства и сократить сроки их разработки.

Положения, выносимые на защиту.

Ряд теоретический положений внедрен в учебный процесс Тульского государственного университета на кафедре «Робототехника и автоматизация производства» в лекционных курсах по дисциплинам: «Информационные устройства и системы в робототехнике», «Электроника информационно-измерительных систем», «Измерительная системотехника».

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на следующих конференциях и семинарах.

1. XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2008.

2. XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. - Тула, Тульский государственный университет, 2009.

4. Научно-техническая конференция Интеллект-2009. - Тула: Тульский государственный университет, 2009.

5. Научно-технические конференции профессорско-преподавательского состава Тульского государственного университета 2005 - 2009 гг.

По теме диссертации опубликовано 16 работ, включенных в список литературы, в том числе: 7 статей, представляющие собой материалы межрегиональных научно-технических конференций, 2 статьи в сборнике, рекомендуемых ВАК РФ для публикаций материалов кандидатских диссертаций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, изложенных на 157 страницах машинописного текста и включающих 70 рисунков и 3 таблицы, заключения, списка использованной литературы из 148 наименований и приложения.

Краткая характеристика содержания диссертации

Во введении дана постановка задачи создания информационно-измерительных и управляющих систем мобильных колесных роботов, обеспечивающих требуемую точность позиционирования рабочего органа.

В первом разделе на основании анализа существующих мобильных колесных роботов исследуемого класса сформирована их обобщенная функциональная схема, определены функции и структура информационно-измерительной и управляющей системы, и предложен подход к математическому моделированию статики и динамики робота.

Во второй главе по кинематической схеме манипулятора с тремя линейными двигателями получена функциональная зависимость, связывающая пространственное положение рабочего органа с длинами ходов штоков линейных приводов, проведена оценка функций влияния относительной погрешности датчиков перемещения штоков, а также точности реализации конструктивных параметров на точность пространственного позиционирования рабочего органа.

В третьей главе разработана общая математическая модель движения рабочего органа в пространстве, из которой путем упрощения получены частные случаи динамической модели, описывающие расположение штанги манипулятора вдоль и поперек продольной оси платформы.

Четвертая глава содержит изложение методик проектирования информационно-измерительной и управляющей системы мобильного робота.

В заключении содержатся выводы по работе.

Приложение содержит акты внедрения положений диссертации в производство и в учебный процесс.

Заключение диссертация на тему "Метод повышения точности информационно-измерительной системы мобильного колесного робота"

4.6. Выводы

1. Разработана общая методика управления положением рабочего органа, предусматривающая управление собственно длинами ходов штоков линейных двигателей с предварительным пересчетом в указанные величины заданных координат рабочего органа.

2. Построены кривые, определяющие зависимости значений длин ходов штоков от сферических координат, определяющих положение рабочего органа, показано, что указанные кривые могут быть реализованы в виде дискретных функций.

3. Построены кривые, определяющие функции влияния на точность позиционирования рабочего органа точности измерения ходов штоков линейных двигателей; показано, что внутри рабочей зоны манипуляционной системы мобильного робота существуют области, в которых целесообразно использовать дополнительные датчики положения манипуляционной системы.

4. Разработана методика учета вырожденных случаев при формировании информационно-измерительной и управляющей системы мобильного колесного робота.

5. Даны рекомендации по выбору датчиков сенсорной подсистемы для управления манипуляционной системой мобильного робота.

6. На основании анализа построенных переходных процессов при перемещении рабочего органа в заданную точку пространства и при трогании мобильного робота с места, разработана методика определения потребного быстродействия датчиков сенсорной подсистемы.

7. Разработана структура специфического программного ПИД-регулято-ра, используемого в управляющей подсистеме информационно-измерительной и управляющей системы мобильного колесного робота и получены зависимости, используемые для реализации пропорционального, интегрального и дифференциального законов управления.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

2. Проведен анализ манипуляционной системы робота и показано, что пространственное положение рабочего органа манипулятора не может быть измерено непосредственно, а только косвенно оценено по показаниям датчиков, измеряющих другие величины, что предъявляет повышенные требования к жесткости конструкции, которые могут быть обеспечены с помощью предложенной кинематической схемы манипулятора.

4. Для случая нелинейной функциональной зависимости, между оцениваемой и измеряемыми величинами, получены общие зависимости для расчета точности оцениваемой величины от точности датчиков измеряемых величин, с учетом операции преобразования сигнала датчика в цифровой код.

6. Получена общая математическая модель поперечных колебаний мобильного колесного робота, показано, что система уравнений является достаточно сложной для анализа и сделан вывод о необходимости использования принципа раздельных движений для анализа динамики датчиков сенсорной системы.

7. В плане реализации принципа раздельных движений проведен анализ вертикальных линейных, продольных и поперечных угловых колебаний, и показано, что динамика колебаний определяется массой платформы и массой установленных на нее подвижных частей, причем на колебания движущегося в продольном направлении робота оказывает также влияние дорога, как случайный фактор.

10. Разработана общая методика управления положением рабочего оргас на, предусматривающая управление собственно длинами ходов штоков линейных двигателей с предварительным пересчетом в указанные величины заданных координат рабочего органа, а также структурная схема программной реализации методики.

11. В рамках реализации общей методики управления положением рабочего органа построены кривые, определяющие зависимости значений длин ходов штоков от сферических координат, а также кривые, определяющие функции влияния на точность позиционирования рабочего органа, точности измерения ходов штоков линейных двигателей; сделан вывод о необходимости введения дополнительных каналов измерения для обеспечения требуемой точности позиционирования.

Библиография Игнатова, Ольга Александровна, диссертация по теме Информационно-измерительные и управляющие системы (по отраслям)

1. Андриянов А.В., Шпак И.И. Цифровая обработка информации в измерительных приборах и системах. Минск: Вышэйшая школа, 1987. - 176 с.

2. Автоматическая стабилизация оптического изображения / Д.Н.Еськов, Ю.П.Ларионов, В.А.Новиков, В.А.Солнцев, В.А. Торопин. Ред. Д.Н.Еськов, В.А.Новиков. Л.: Машиностроение, 1988. 240 с.

3. Акименко Т.А., Лучанский О.А. Модели механического воздействия на транспортируемую аппаратуру // Системы управления электротехническими объектами. Сб. трудов 4-1 Всероссийской научно-технической конференции СУЭТО-4. Тула: ТулГУ, 2007. - С. 27 - 30.

4. Акименко Т.А., Лучанский О.А. Продольное движение подвижного наземного объекта с колесными движителями // Приборы и управление. Вып. 5. Тула: Изд-во ТулГУ, с. 6 - 11.

5. Аксиненко М.Д., Бараночников М.Л., Смолин О.В. Микроэлектронные фотоприемные устройства. М.: Энергоиздат, 1984. - 208 с.

6. Алиев Р.А. Принцип инвариантности и его применение для проектирования промышленных систем управления. М.: Энергоатомиздат, 1985. -128 с.

7. Анучин О.Н. Инерциальные системы ориентации и навигации для морских подвижных объектов. С.Пб.: ЦНИИ «Электроприбор», 2003. - 387 с.

8. Бабаев А.А. Амортизация, демпфирование и стабилизация бортовых оптических приборов. М.: Машиностроение, 1984. - 232 с.

9. Баранов JI.А. Квантование по уровню и временная дискретизация в цифровых системах управления. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 304 с.

10. Бархатов А.Г., Иванов Г.Г., Корсаков Ю.Л. Видеосистема мониторинга транспортных потоков. Проблема стабилизации изображений // Изв. ТЭТУ. Сб. научных трудов. Вып. 519. СПб.: ГЭТУ, 1998. - С. 53 - 57.

11. Беркут А.И., Рульнов А.А. Системы автоматического контроля технологических параметров: Учебное пособие для вузов. М.: АСВ, 2005. - 144 с.

12. Бесекерский В.А., Фабрикант Е.А. Динамический синтез систем гироскопической стабилизации. Л.: Судостроение, 1968. - 348 с.

13. Бородачев Н.А. Обоснование методики расчета допусков и ошибок кинематических цепей. М.: Изд-во АН СССР, 1943. - Ч. 1 - 158 с. - Ч. 2 - 270 с.

14. Браславский Д.А., Петров В.В. Точность измерительных устройств. -М.: Машиностроение, 1976. 312 с.

15. Бруевич Н.Г., Сергеев В.И. Основы нелинейной теории точности и надежности устройств. М.: Наука, 1976. - 136 с.

16. Бруевич Н.Г. Точность механизмов. М.: Гостехиздат, 1946. - 354 с.

17. Бурдаков С.Ф., Стельмаков Р.Э., Мирошкин И.В. Системы управления движением колесных роботов. С.-Пб: Наука, 2001. - 227 с.

18. Васильев Д.В., Заложнев Ю.Н., Астапов Ю.М. Теория оптико-электронных следящих систем. М.: Наука, 1988. - 324 с.

19. Введение в аэроавтоупругость / С.М.Белоцерковский, Ю.А. Кочетков, А.А. Красовский, В.В. Новицкий. М.: Наука, 1980. - 384 с.

20. Вилькс В.Г., Дворников М.В. Качение колеса с пневматиком по плоскости // Прикладная математика и механика. 1998. - Т. 62. - Вып. 3. - С. 393 - 404.

21. Воронцов М.А. Управляемые оптические системы. М.: Наука, 1988.-268 с.

22. Габор Д. Датчики смещения и приводы для управления сегментированным главным зеркалом // Оптические и инфракрасные телескопы 90-х годов. М.: Мир, 1983. - 296 с.

23. Гельман М.М. Аналого-цифровые преобразователи для информационно-измерительных систем. -М.: Изд-во стандартов, 1989. 317 с.

24. Гитис Э.И., Пискулов Е.А. Аналого-цифровые преобразователи. -М.: Энергоиздат, 1981. 360 с.

25. Гольберг JI.M. Цифровая обработка сигналов. М.: Радио и связь, 1990.-325 с.

26. ГОСТ 21098-82. Цепи кинематические. Методы расчета точности. -М.: Изд-во стандартов, 1983.

27. Грязин Г.Н. Системы прикладного телевидения. СПб.: Политехника, 2000. - 277 с.

28. Гусев Н.А. Жидкостной компенсатор // Геодезия и картография. -1958.-№9.-С. 23 -33.

29. Даджион Д., Мерсеро Р. Цифровая обработка многомерных сигналов. М.: Мир, 1988. - 488 с.

30. Деч Г. Руководство к практическому применению преобразования Лапласа и Z-преобразования. М.: Наука, 1971. - 288 с.

31. Джексон Р.Г. Новейшие датчики. М.: Техносфера, 2008. - 400 с.

32. Джонс Дж.К. Методы проектирования. М.: Мир, 1986. - 326 с.

33. Диллон Б., Сингх Ч. Инженерные методы обеспечения надежности систем. М.: Мир, 1984. - 208 с.

34. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход. М.: Мир, 1981.-454 с.

35. Ерофеенко В.Г., Козловская И.С. Основы математического моделирования. Минск: БГУ, 2002. - 195 с.

36. Зарубин B.C. Математическое моделирование в технике. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2001. - 496 с.

37. Звонарев Д.А., Игнатова О.А., Кузнецова Т.Р. Выполнение информационным роботом механической работы // Вестник ТулГУ. Сер. Радиоэлектроника. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 164 - 169.

38. Звонарев Д.А., Игнатова О.А., Кузнецова Т.Р. Наблюдение рабочего органа манипулятора в системе технического зрения // XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2009. - С. - 44 - 46.

39. Звонарев Д.А, Игнатова О.А., Кузнецова Т.Р. Трехопорный демпфер системы технического зрения // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2008. - С. 74 - 77.

40. Звонарев Д.В., Игнатова О.А. Продольное движение колесных роботов по плоской поверхности // Приборы и управление. Вып. 6. Тула: ТулГУ, 2008. - С. 27 - 30.

41. Зейдель А.Н. Элементарные оценки ошибок измерений. JL: Наука, 1968.-97 с.

42. Иванов Ю.В. Гироскопические системы измерения вертикальной качки. Тула: ТулГУ, 2004. - 184 с.

43. Игнатова О.А., Кузнецова Т.Р. Алгоритмическая компенсация угла поворота по крену в системах технического зрения роботов // Приборы и управление. Вып. 6. Тула: ТулГУ, 2008. - С. 46 - 49.

44. Игнатова О.А., Ларкин Е.В. К вопросу о точности определения положения рабочего органа робота // XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2009. - С. 46 - 47.

45. Игнатова О.А. Математическая модель движения мобильного колесного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. - С. 62 - 66.

46. Игнатова О.А. Мобильный колесный робот как объект измерения и управления // Приборы и управление. Вып. 7. Тула: ТулГУ, 2009,- С. 63 - 70.

47. Игнатова О.А. Моделирование продольного, движения мобильного робота // Математические методы в технике и технологиях ММТТ-21. Сб. трудов XXI Международной научной конференции: в 10 т. Т. 5. Саратов: Сар. гос. тех. ун-т., 2008. - С. 48 - 50.

48. Игнатова О.А. Оценка погрешности выходной величины нелинейного функционального преобразователя // Известия ТулГУ. Сер. Техническиенауки. Вып. № 2 2009. С. 160-165.

49. Игнатова О.А. Плоское движение трехколесного робота с учетом привода // Известия ТулГУ. Сер. Технологическая системотехника. Вып. 16. -Тула: Изд-во ТулГУ, 2006. С. 99 - 103.

50. Игнатова О.А., Рудианов Н.А., Динамика управления углом курса мобильных колесных роботов // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2008. - С. 110 - 112.

51. Игнатова О.А. Рудианов Н.А. Моделирование продольного движения колесного робота // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Тула: Изд-во ТулГУ, 2008.-С. 66-71.

52. Игнатова О.А. Точность аналого-цифрового преобразования сигналов // Интеллект-2009. Материалы научно-технической конференции. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. - С. 97 - 99.

53. Игнатова О.А. Управление скоростью движения мобильных колесных роботов // XXVI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2008. С. 87 - 89.

54. Игнатова О.А. Управление шаговым двигателем в мобильных колесных роботах // Приборы и управление. Вып. 6. Тула: ТулГУ, 2008. - С. 38 -46.

55. Информационно-измерительная техника и технологии / В.И.Калашников, С.В. Нефедов, А.Б. Путилин и др. Под ред. Г.Г. Раннева. М.: Высшая школа, 2002. - 454 с.

56. Каинов В.А., Тусюк С.К. Функциональная взаимозаменяемость в системах автоматического управления. Учебное пособие. - Тула, ТулПИ, 1986. 85 с.

57. Карпов В.К. О целесообразности построения следящих систем с гироскопическим приводом // Стабилизация и ориентирование научной аппаратуры при проведении наблюдений на подвижных объектах. Тула: ТПИ, 1976. С. 3-8.

58. Кашкаров А.П. Фото- и термодатчики в электронных сферах. М.: Альтекс-А, 2004. - 224 с.

59. Кинематика, динамика и точность механизмов: Справочник / Ред. Г.В.Крейнин. М.: Машиностроение, 1984. - 350 с.

60. Козлов Ю.А. Устройства стабилизации и измерения линейных и угловых смещений изображений // Изв. ЛЭТИ. Автоматизация производственных процессов и установок. 1978. - Вып. 239. - С. 69 - 76.

61. Козловский М.З. Автоматическое управление виброзащитными системами. М.: Наука, 1967. - 320 с.

62. Котюк А.Б. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь: Горячая линия - Телеком. - 2006. - 96 с.

63. Кравцов Н.В., Чирков Л.Е., Поляченко В.Л. Элементы оптоэлек-тронных информационных систем. М.: Наука, 1970. - 223 с.

64. Краснов М.П., Киселев А.И., Макаренко Г.И. Функции комплексного переменного. Операционное исчисление. Теория устойчивости. М.: Наука, 1971.-304 с.

65. Краузе В. Конструирование приборов. М.: Машиностроение, 1987. -Ч. 1.-384 с. -Ч. 2.-376 с.

66. Краус М., Вошни Э. Измерительные информационные системы. -М.: Мир, 1975.-312 с.

67. Кривошеев М.И. Основы телевизионных измерений. М.: Радио и связь, 1989. - 381 с.

68. Кузнецова Т.Р., Ларкин Е.В. Оценка точности позиционирования рабочего органа робота // XXVII Научная сессия, посвященная Дню радио. -Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2009. С. 57 - 59.

69. Курочкин С.А. Моделирование на тренажере управляемого движения // Математические методы в технике и технологиях. ММТТ-16: XVI Международная научная конференция. СПб.: СПбГТИ (ТУ), 2003. - С. 199 - 201.

70. Курочкин С.А., Ларкин Е.В. Принцип моделирования динамики движения кабин наземных транспортных средств в тренажерах // XXI Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: ТулГУ, 2003. - С. 22 - 24.

71. Курочкин С.А., Лучанский О.А. Цифровое управление объектами // Математическое и программное обеспечение вычислительных систем. М.: Горячая линия - Телеком , 2007. - С. 25 - 28.

72. Лагранж Ж. Аналитическая механика. М.: Гостехиздат, 1950. - Т. 1. - С. 372 -390.

73. Ларкин Е.В. Лучанский О.А. Кинематика движения колесного робота в трехмерном пространстве // XXV Научная сессия, посвященная Дню радио. Тула: НТО РЭС им. А.С. Попова, 2007. - С. 52 - 54.

74. Латыев С.М., Дич Л.З. Фотоэлектрические преобразователи перемещений и компараторная погрешность дальномеров // Известия вузов. Приборостроение. 1993. -№ 11 - 12. - С. 33.

75. Латыев С.М., Егоров Г.В., Нонинг Р. К вопросу обеспечения показателей качества точных приборов при конструировании // Изв. вузов. Приборостроение. 2000. - № 1 - 2. - С. 21 - 25.

76. Лифанов Ю.С., Саблин В.Н., Салтан М.И. Направление развития зарубежных средств наблюдения за полем боя. М.: Радиотехника, 2004. - 64 с.

77. Лучанский О.А., Ткач В.П., Чугреев А.А. Моделирование механических шумов // Известия ТулГУ. Сер. Вычислительная техника. Информационные технологии. Системы управления. Т. 2. Вып. 3. Системы управления. -Тула: ТулГУ, 2006. С. 22 - 27.

78. Лучанский О.А. Демпфирование механических воздействий на транспортируемую аппаратуру // Системы управления электротехническими объектами. Сб. трудов 4-1 Всероссийской научно-технической конференции СУЭТО-4. Тула: ТулГУ, 2007. - С. 30 - 32.

79. Лучанский О.А., Пушкин А.В. Собственные движения кабины транспортного средства при боковых воздействиях // Приборы и управление. Вып. 5. Тула: Изд-во ТулГУ, с. 68 - 73.

80. Лучанский О.А., Пушкин А.В. Стабилизация элемента вооружения в подвижном наземном объекте // Научно-технический сборник ТАИИ. Вып. X. Тула: ТАИИ, 2007. -С. XX- XX.

81. Лямин А.В., Мирошник И.В. Динамические модели многоприводных колесных роботов // Анализ и управление нелинейными колебательными системами. С.Пб.: Наука, 1998. - С. 201 - 214.

82. Лямин А.В., Фрадков А.Л. К задаче о выкатывании экипажа из ямы // Автоматика и телемеханика. 1997. - № 11. - С. 45 - 55.

83. Мадьяри В. Элементы оптоэлектроники и фотоэлектрической автоматики. М.: Сов. радио, 1979. - 160 с.

84. Маламед Е.Р. Фотоэлектрические преобразователи линейных перемещений на дифракционных решетках. Л.: ЛИТМО, 1991. - 46 с.

85. Мамедов И.Р. Передача неподвижных и графических телевизионных изображений. М.: Радио и связь, 1999. - 128 с.

86. Математические модели, динамические характеристики и анализ систем автоматического управления. Т. 1. Методы классической и современнойтеории автоматического управления / Ред. К.А. Пупков и Н.Д. Егупов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2004. - 656 с.

87. Мельник А.А. Тренажеры для обучения водителей. Киев: Техника, 1973. - 140 с.

88. Меркишин Г.В. Многооконные оптико-электронные датчики линейных размеров. М.: Радио и связь, 1986. - 166 с.

89. Методы анализа и синтеза модульных информационно-управляющих систем / Н.А. Кузнецов, В.В. Кульба, С.С. Ковалевский, С.А. Косяченко. -М.: Физматлит, 2002. 800 с.

90. Надежность технических систем: Справочник / Ред. М.А.Ушакова. -М.: Радио и связь, 1985. 608 с.

91. Новицкий П.В., Зограф И.А. Оценка погрешностей результатов измерений. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 248 с.

92. Новожилов И.В. Качение колеса // Изв. РАН. Механика твердого тела. -1998.-№ 4. С. 50 - 55.

93. Новоселов О.Н., Фомин А.Ф. Основы теории и расчета информационно-измерительных систем. М.: Машиностроение, 1991. - 336 с.

94. Оптико-электронные системы экологического мониторинга природной среды / Под ред. В.Н. Рождествина. М.: Изд- во МГТУ им Н.Э. Баумана,2002. 528 с.

95. Ориентация и навигация подвижных объектов: Современные информационные технологии / Б.С. Алешин и др. Ред. Б.С. Алешина, К.К. Вере-меенко,, А.И. Черноморского. М.: Физматлит, 2006. - 424 с.

96. Основы построения информационно-измерительных систем: Пособие по системной интеграции / Н.А.Виноградов и др. Под ред. В.Г.Свиридова. -М.: Изд-во МЭИ, 2004. 268 с.

97. Парамонов П.П. Основы проектирования авионики. Тула: ТулГУ,2003. 164 с.

98. Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. М.: Машиностроение, 1988. - 362 с.

99. Пельпор Д.С. Гироскопические системы ориентации и стабилизации: Справочное пособие. JL: Машиностроение, 1982. - 165 с.

100. Принцип инвариантности в измерительной технике / Б.Н. Петров, В.А.Викторов, Б.В. Лункин, А.С.Совлуков. М.: Наука, 1976. - 344 с.

101. Прокунцев А.Ф., Юмаев P.M. Преобразование и обработка информации с датчиков физических величин. М.: Машиностроение, 1992. - 283 с.

102. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. - 560 с.

103. Пытьев Ю.П. Методы математического моделирования измерительно-вычислительных систем. М.: Физматлит, 2002. - 384 с.

104. Расчет точности машин и приборов / В.П. Булатов, М.Г. Фридлен-дер, А.Г.Баталов и др. Ред. В.П. Булатова, М.Г. Фридлендера. СПб.: Политехника, 1993.-496 с.

105. Ребрин Ю.К. Управление оптическим лучом в пространстве. М.: Сов. радио, 1977. - 336 с.

106. Ривкин С.С. Стабилизация измерительных устройств на качающемся основании. М.: Наука, 1978. - 320 с.

107. Родионов В.И. Системы гироскопической стабилизации оптического изображения: Учебное пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - 154 с.

108. Розенберг В.Я. Введение в теорию точности измерительных систем. М.: Советское радио, 1975. - 304 с.

109. Ротенберг Р.В. Подвеска автомобиля и его колебания. М.: Машгиз, 1960.-257 с.

110. Рудэнт Я.А., Бруталов В.Н. Основы метрологии. Точность и надежность в машиностроении. М.: Машиностроение, 1991. - 304 с.

111. Сергеев В.И. Инструментальная точность кинематических и динамических систем. М.: Наука, 1971. - 100 е.

112. Силаев А.А. Спектральная теория подрессоривания транспортных машин. М.: Машиностроение, 1972. - 192 с.

113. Системы очувствления и адаптивные промышленные роботы / В.Б. Брагин и др. Под ред. Е.П. Попова, В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1985.- 256 с.

114. Смирнов А.В. Основы цифрового телевидения. М.: Горячая линия- Телеком, 2001. 224 с.

115. Смирнов А.В., Пескин А.Е. Цифровое телевидение: От теории к практике. М.: Горячая линия - Телеком, 2005. - 352 с.

116. Справочник конструктора точного приборостроения. М.: Машиностроение, 1989. - 792 с.

117. Таленс Я.Ф. Работа конструктора. М.: Машиностроение, 1987.256 с.

118. Теория оптико-электронных следящих систем / Ю.М. Астапов, Д.В. Васильев, Ю.И. Золожнев. -М.: Наука, 1988. 324 с.

119. Туз Ю.М. Структурные методы повышения точности измерительных устройств. Киев: Вища школа, 1976. - 256 с.

120. Фрайдек Дж. Современные датчики: Справочник. М.: Техносфера, 2005. - 592 с.

121. Фридлянд И.В. Оптико-механические сканирующие устройства с оптической коррекцией. Техника кино и телевидения. - 1979. - № 2. - С. 49.

122. Харт X. Введение в измерительную технику. М.: Мир, 1999. - 391с.

123. Хубка В. Теория технических систем. М.: Мир, 1987. - 208 с.

124. Цербст М. Контрольно-измерительная техника. М.: Эиергоатомиз-дат, 1989.-319 с.

125. Цуккерман С.Т. Точные механизмы. М.: Оборонгиз, 1941. - 304 с.

126. Шмидт Д. Оптоэлектронные сенсорные системы. М.: Мир, 1991,96 с.

127. Шульман М.Я. Измерение передаточных функций оптических систем. Л.: Машиностроение, 1980. - 207 с.

128. Юревич Е.И. Основы робототехники: Учебное пособие. СПб.: «БХВ-Петербург», 2007. - 416 с.

129. Agullo J., Cardona S.,Vivancos J. Dynamics of vehicles with directional by sliding wheels // Mechanisms and Machine Theory. 1982. - Vol. 24. - N 1. - Pp. 53 - 60.

130. Balakrishna R., Ghosal A. Modeling of slip for wheeled mobile robots // IEEE Transactions of Robotics and Automation. 1995. - Vol. 11. - N 1. - Pp. 126 -132.

131. Bracewell R.N. The Fourier Tramsform and Its Applicatiohs. N.Y. -McGraw-Hill, 2000. - 604 p.

132. Campion G., D'Andrea'a-Novel В., Bastin G. Structural properties and classificatin of cinematic and dynamic models of wheeled mobile robots // IEEE Transactions on Robotics and Automation. 1996. - Vol. 12. - N. 1 - , Pp. 47 - 62.

133. Capone B.R., Taylore R.W., Kosonocky W.F. Design and characterization of Schottky infrared charge coupled device (IRCCD) focal plane array // Optical Engeneering. 1982. - V. 21. - N 5. - Pp. 945 - 950.

134. De Ponteves D., Rafat R. Stabilisation de la visee par systeme giro-scopique //Nouvelle Revue d optique applique. 1972. - N 1. - Pp. 19 - 24.

135. Fradkov A.L., Stotsky A.A. Speed gradient adaptive algorithms for mechanical system //International Journal of Adaptive Control and Signal Processing. -1992.-Vol. 6.-Pp. 211 -220.

136. Freund E., Mayr R. Nonlinear path control in automated vehicles // Journal of vehicle design. 1998. - Vol. 9. - N 2. - Pp. 159 - 178.

137. Hair Т., Bluthe J., Ager W. An Optical Method of Measureing Transverse Surface Velocity // Acta IMECO. Budapest, 1968. Vol. 2. - Pp. 191 -198.

138. Hansen F. Justerung. Berlin:VEB Verlag Tehnik, 1867. - 400 p.

139. Hansen F. Konstructionswissennschaft. Grundlage und Methoden Berlin: VEB Verlag Tehnik, 1874. - 500 p.

140. Hess R.A. Model for Human Use of Motion Cues in Vehicular Control // Journal of Guidance. 1990. - Vol. 13. - N. 4. - Pp. 476 - 482.

141. Koh K.C., Cho H.S. A path tracking control system for autonomous mobile robots: an experimental investigation // Mechatronics. 1994. - Vol. 4. - N. 8. -Pp. 799 - 820.

142. Loni A. C. P., Lion M. L. High resolution still - image on transmission based on CCITT H. 261. Codec // IEEE Trans. Circuits and Syst. Video Tedenol. -1993. - V 3. - № 2. - Pp. 164 - 169.

143. Wong J. Y. Theory of ground vehicles. N. Y.A Wiley, 1978. - 500 pp.

144. Wood G.D. An Airborne Video (Motion Picture Surveillance System) // Journal of the SMPTE, 1974. N 9. - Pp. 740 - 743.

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00